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单摆法测量重力加速度实验原理

一、实验介绍

单摆法是测量重力加速度的一种方法，其基本原理是利用单摆在重力

作用下的周期性振动来测量重力加速度。该实验可以帮助学生深入了

解物理学中的重要概念，如周期、振动、重力等。

二、实验原理

1.单摆的运动规律

单摆是由一个质点和一根不可伸长的轻细线组成，质点在重力作用下

沿着垂直方向做简谐运动。根据牛顿第二定律，单摆系统受到的合力

为质点所受的向下的重力和绳子所受的向上张力之和。由于绳子不可

伸长，因此张力始终与线上方向相反，大小相等。因此，单摆系统可

以看成是一个简谐振动系统。

2.单摆周期与重力加速度之间关系

根据简谐运动规律，单摆周期T与其长度l和重力加速度g有关系式：

T=2π√(l/g)

通过测量单摆长度和周期，可以计算出地球上的重力加速度g。

3.实验步骤

（1）将单摆吊在水平方向上，并调整摆线长度，使单摆在水平方向上

做小振动，观察单摆的运动情况。

（2）记录单摆的长度和周期，重复多次实验取平均值。

（3）根据上述公式计算出重力加速度g。

三、实验注意事项

1.单摆必须保持在水平方向上振动。

2.摆线必须细长且不可伸长。

3.实验数据应取多次测量的平均值。

四、实验误差分析

1.系统误差：由于单摆的质量分布不均匀、空气阻力等因素的存在，

会影响到单摆的运动规律，从而导致实验结果产生一定误差。

2.随机误差：由于测量仪器精度、人为操作等因素的影响，每次测量

所得数据可能存在一定偏差。通过多次重复实验可以减小随机误差。

五、实验拓展

1.可以通过改变单摆长度来观察重力加速度与单摆周期之间的关系。

2.可以将单摆置于不同地点进行比较，探究地球重力加速度在不同地

点是否相同。